Científicos imprimen en 3D una mano robótica con huesos y tendones similares a una mano humana

Científicos imprimen en 3D una mano robótica con huesos y tendones similares a una mano humana

En toda una hazaña para la robótica y la ciencia, un equipo de científicos logró imprimir en 3D la primera mano robótica con una estructura interna que emula huesos, ligamentos y tendones similares a los humanos.

Este innovador avance, desarrollado por científicos del Instituto Federal Suizo de Tecnología (ETH) de Zurich y la startup estadounidense Inkbit, no solo representa un hito en la creación de extremidades robóticas más flexibles, sino que también introduce un método pionero de impresión 3D llamado “vision-controlled jetting” (VCJ), que promete transformar la manera en que concebimos la fabricación de robots.

Científicos revolucionan la robótica

Científicos imprimen en 3D una mano robótica con huesos y tendones similares a una mano humana

La principal limitación de muchos robots actuales que crean los científicos, radica en la falta de estructuras internas similares a los huesos, que proporcionan flexibilidad, agilidad y movimientos más suaves en organismos biológicos.

Mientras que los robots se han vuelto proficientes en diversas tareas, como correr, saltar o bailar, sus movimientos a menudo carecen de la naturalidad y la fluidez que caracterizan los gestos humanos. La carencia de una estructura interna que emule los huesos y tejidos flexibles es el factor determinante detrás de esta diferencia perceptible.

Los robots convencionales están compuestos por enlaces y articulaciones artificiales fabricados con materiales como fibra de carbono y tubos de metal, que, aunque permiten movimientos mecánicos, no brindan la misma elasticidad que los huesos y tejidos conectivos humanos.

El nuevo enfoque VCJ y de los científicos, aborda esta limitación mediante la impresión en 3D de estructuras internas que simulan huesos, ligamentos y tendones con polímeros de tioeno de curado lento y suave, proporcionando una elasticidad comparable a la de los organismos biológicos.

La impresión en 3D ha sido una técnica clave en la fabricación de robots, pero los métodos tradicionales, basados en polímeros de curado rápido, presentan desafíos significativos. Cada capa impresa requiere una planificación mecánica para suavizar superficies desiguales, lo que limita la flexibilidad y agilidad de los robots.

Una tecnología revolucionaria

Científicos imprimen en 3D una mano robótica con huesos y tendones similares a una mano humana
Esquema de la mano robótica blanda. Crédito: Thomas Buchner/Universidad Politécnica de Zurich

El VCJ, por otro lado, introduce un sistema controlado por retroalimentación visual, utilizando un escáner láser 3D que inspecciona cada capa en busca de irregularidades. Este enfoque sin contacto permite una mayor variedad de polímeros, ya que se ajusta en tiempo real para corregir las imperfecciones y garantizar una impresión precisa y milimétrica.

La aplicación de esta tecnología revolucionaria no se limita solo a manos robóticas. Los investigadores también han logrado imprimir con éxito un corazón robótico, un robot de seis patas y un metamaterial capaz de absorber vibraciones en su entorno. Estos robots híbridos suaves-rígidos, construidos con materiales tanto suaves como duros, ofrecen flexibilidad y superan los desafíos de diseño y escala que enfrentan los robots convencionales.

La implicación de este avance se extiende más allá de la robótica, ya que los científicos tienen el potencial de transformar la impresión 3D en diversas industrias. Desde aplicaciones médicas, como implantes, hasta la creación eficiente de prototipos en ingeniería, este método presenta una alternativa más versátil y eficaz.

La rápida solidificación del material impreso y la capacidad de imprimir la estructura completa de un robot de una sola vez aceleran significativamente el proceso de diseño e ingeniería, eliminando la necesidad de ensamblajes costosos y herramientas intermedias.

La impresión en 3D con VCJ no solo ayudó a los científicos a generar una mano robótica revolucionaria, sino que ha establecido un nuevo paradigma en la fabricación de robots y estructuras complejas. ¿Cuántas personas podría ayudar esta nueva etapa?

Referencias:

  • Vision-controlled jetting for composite systems and robots – Un artículo de Thomas J. K. Buchner, Simon Rogler, Stefan Weirich, Yannick Armati, Barnabas Gavin Cangan, Javier Ramos, Scott T. Twiddy, Davide M. Marini, Aaron Weber, Desai Chen, Greg Ellson, Joshua Jacob, Walter Zengerle, Dmitriy Katalichenko, Chetan Keny, Wojciech Matusik & Robert K. Katzschmann
    https://www.nature.com/articles/s41586-023-06684-3

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